Мікропроцесорні та програмні засоби автоматизації

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до  курсової роботи

з курсу: «Мікропроцесорні та програмні засоби автоматизації»

 

 

 

ЗАВДАННЯ

 

Здійснити проектне компонування контролера WAGO для системи автоматичного керування роботою методичної печі, який працює у DeviceNet мережі та розробити LD-програму у середовищі CodeSys. 

РЕФЕРАТ

 

Курсова робота складається  з 23 сторінок, містить 3 таблиці, 1 додаток, 8 рисунків  та 8 літературних джерел.

Курсова робота виконується  з метою розробки проектного компонування контролера WAGO для забезпечення автоматичного керування роботою методичної печі у промисловій мережі DeviceNET, вибору необхідних засобів автоматизації та контролю за технологічними параметрами та  виконавчих пристроїв, що змінюють контрольовані параметри.

МЕТОДИЧНА ПІЧ, КОТРОЛЕР WAGO, ВИКОНАВЧИЙ МЕХАНІЗМ, ПРОЕКТНЕ КОМПОНУВАННЯ.

 

ЗМІСТ

 

1. КОНСТРУКЦІЯ МЕТОДИЧНОЇ ПЕЧІ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС 5

2. ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ ТА ТИПУ ВХІДНИХ І ВИХІДНИХ СИГНАЛІВ МІКРОПРОЦЕССОРНОГО КОНТРОЛЕРА 11

3. ПРОЕКТНЕ КОМПОНУВАННЯ КОНТРОЛЕРА  WAGO 14

4. СТВОРЕННЯ ПРОГРАМНОГО КОДУ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ РОБОТИ ТРАНСПОРТЕРІВ 16

5.1 Програмування  проекту 16

ВИСНОВКИ 21

ЛІТЕРАТУРА 22

 

 

 

1. КОНСТРУКЦІЯ МЕТОДИЧНОЇ ПЕЧІ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС

Методичні печі відносяться  до печей безперервної дії. Методична піч використовується при нагріванні різних металевих заготовок перед куванням, штампуванням, прокаткою. Як правило, методична піч влаштована таким чином, що її заготівлі повинні бути розташовані впоперек по відношенню до пристрою печі, щоб у процесі роботи рухатися назустріч паливу. Метал в своєму русі послідовно проходить зони печі: методичну (не опалювана зона попереднього нагрівання), зварювальну, в якій здійснюється швидкий нагрів металу, і томильну, де відбувається вирівнювання температур по перетину заготівки. Достоїнствами методичних нагрівальних печей є безперервний характер роботи і відносно стабільний завдяки цьому тепловий режим. Безперервний характер роботи методичних печей полегшує автоматичне регулювання теплового режиму. В умовах нагріву заготовок зі змінними геометричними і теплотехнічними параметрами, а також при змінному темпі видачі заготовок з печей отримання необхідної якості нагріву заготовок можливо лише при автоматичному управлінні роботою ділянки нагрівальних печей. Печі розрізняються по конструкції, але, тим не менш, у всіх печей є багато спільного в схемах автоматичного контролю і регулювання.

Паливо, яке використовується в методичних печах, - це газоподібне  або рідке, воно підводиться до пальників  на торцевих стінах томильної і зварювальних зон.

Автоматично контролюються  наступні параметри:

1. температура (робочого простору в одній або декількох точках;
2. продуктів згоряння перед і після рекуператора;
3. підігрітих повітря і газу; першої секції металевих рекуператорів);
4. витрата (палива на піч і по зонах опалення; повітря, охолоджуючої води , якщо є водо-охолоджувані деталі);
5. тиск (в робочому просторі печі; газу і повітря);
6. розрідження в одній або декількох точках димового тракту.

Автоматично регулюються:

1. температура в зонах робочого простору;
2. тиск в робочому просторі.

Керування змішувальною установкою виконується з щита, на якому розташовані  прилади та сигнальні пристрої.

Піч по довжині має 4 ділянки. Методична зона (перша по ходу металу) - характеризується змінною по довжині  температурою. У цій зоні метал  поступово підігрівається до надходження  в зону високих температур (зварювальну), щоб уникнути виникнення надмірних  термічних напруг. Тут здійснюється повільне нагрівання металу в інтервалі  температур від 0 до 500ºС, що особливо важливо  для високоякісних легованих  сталей. Разом з тим методична  зона являє собою протиточний  теплообмінник. Знаходяться в стані  теплообміну димові гази і метал  рухаються назустріч один одному. Метал нагрівається димовими газами, тобто утилізує тепло димових  газів, що відходять із зон високих  температур. Загальне падіння температури  димових газів в методичній зоні досить значно. Зазвичай в зоні високих  температур методичних печей температура  газів тримається на рівні 1300-1400 °  С, в кінці ж методичної зони вона знаходиться в межах 850-1100 º C. Методична  зона значно збільшує коефіцієнт використання палива, який досягає           40-45%.

Наступні по ходу металу - зварювальні зони або зони високих  температур. У цих зонах здійснюється швидкий нагрів поверхні заготовки  до кінцевої температури. Для інтенсивного нагріву поверхні металу в зварювальних зонах необхідно забезпечувати  температуру на 150-250°С вище, ніж температура  металу на виході з печі.

Томильна зона (зона витримки) - остання по ходу металу. Вона служить для вирівнювання температур по перерізу металу. У зварювальних зонах до високих температур нагрівається тільки поверхня металу. У результаті створюється великий перепад температур по перетину металу, неприпустимий за технологічними вимогами. Температуру в томильной зоні підтримують всього на 30-50°С вище необхідної температури нагріву металу. Тому температура поверхні металу в томильной зоні не змінюється, а відбувається тільки вирівнювання температур по товщині заготовки.

Транспортування слябів в  печі здійснюється простує подом. Димовидалення  проводиться через звід між першою і третьою зонами димососом.

Режим роботи - безперервний. Заготовки до печей подаються  завантажувальним рольгангом і фіксуються в певному положенні перед  піччю, а потім штовхачем зсуваються на нерухомі балки печі. Нагріті сляби видаються за допомогою машини безударної видачі з нижнім приводом.

Дана піч забезпечує нагрівання металу до температури 1050-1120°С для сталей типу 06-14 Г2САФБ, 1150-1250ºC для конструкційних сталей типу сталь 15-40.

Шляхом зміни витрат палива і повітря на групу пальникових  пристроїв забезпечується можливість управління потужністю і режимом  спалювання палива в кожній опалювальної зоні печі. Опалення печей здійснюється природним газом за допомогою двопровідних пальників типу ДВБ з примусовою подачею газу і повітря.

Тиск газу перед піччю  становить 10 кПа, перед пальниками - 3 кПа. Тиск повітря відповідно 4 і 2 кПа.

Максимальна витрата газу на піч - 17000 м3/год. Максимальна витрата повітря для спалювання палива - 190000 м3/год.

 Повітря в піч подається за допомогою вентиляторів холодного дуття через металевий рекуператор, де він підігрівається до 350-400 º С.

Продукти згоряння видаляються  з робочого простору через розташований над піччю котел-утилізатор з вбудованим в нього рекуператором, і далі через димососи на димову трубу.

Ділянка печей повинна забезпечити нагрів металу (слябів) перед прокаткою від вихідного холодного стану до температур, обумовлених технологічними вимогами процесу прокатки, і поштучну видачу слябів на стан в моменти часу, обумовлені темпом роботи прокатного обладнання. У методичній печі нагріваються сляби з різних сталей і різних розмірів. Розміри слябів наведені у таблицях 2,1 і 2,2.

На нагрівання сляби надходять  холодними. Температура нагріву  слябів перед видачею з печі становить 1050-1100ºС.

Перепад температур по перетину нагрітого металу 20 º С.

Тепловий режим печей  регулюється відповідно до темпом прокатки і забезпечує рівномірне прогрівання  металу без оплавлення окалини.

Тиск в пічному просторі весь період нагрівання металу підтримується  позитивним в межах 4-5 Па.

Таблица 1

Размеры непрерывно-литых  слябов

Параметр	Лінійний розмір, мм	Граничне відхилення розміру, мм
Товщина	200-315	2.5
Ширина	1250-1900	-5...+10
Довжина	2500-2800	0...+20

 

Таблица 2

Размеры катаных слябов

Параметр	Лінійний розмір, мм	Граничне відхилення розміру, мм
Товщина	100-145 150-240	4 5
Ширина	1100-1550	10
Довжина	2500-2800	50...-30

 

СХЕМА ІНФОРМАЦІЙНИХ ПОТОКІВ

Схема інформаційних потоків  необхідна для визначення  усіх вхідних і вихідних сигналів мікропроцесорної системи управління і здійснення проектного компонування контролера WAGO. Вона складається на основі розглянутих алгоритмів автоматичного регулювання технологічних параметрів змішувальної установки безперервної дії.

 

 

 

                              I7

 

     

                                                                                                                                         U1   U2   U3   

І1            I5

І2 I6

          I8

                                                                                                   I11

                   І3                                                І4

І9                                               І10 

 

Потоки інформаційних  сигналів:

І1-тиск газу;

І2-витрата газу;

І3- температура повітря до рекуператора;

І4- температура повітря після рекуператора;

І5- температура в зонах робочого простору;

І6 – тиск в робочому просторі печі;

І7 – зв'язок з ЕВМ;

I8 – швидкість руху металу по зонам печі;

I9 – тиск повітря перед рекуператором;

I10 – тиск повітря після рекуператора;

I11 - температура продуктів горіння, що відходять;

I12 - температура кінця прокатки.

Потоки керувальних сигналів:

U1- вплив на витрату газу;

U2 - вплив на тиск в робочому просторі печі;

U3 – вплив на співвідношення газ – повітря.

 

2. ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ ТА ТИПУ ВХІДНИХ І ВИХІДНИХ СИГНАЛІВ МІКРОПРОЦЕССОРНОГО КОНТРОЛЕРА

Визначення кількості  та типу вхідних і вихідних сигналів здійснюється  на основі аналізу  вихідних сигналів датчиків, що контролюють  технологічні параметри і методів  управління виконавчими механізмами, які отримують клерувальний вплив  від мікропроцесорного контролера.

Для реалізації автоматичного  управління роботою змішувальної установки  безперервної дії необхідно здійснювати  безперервний контроль технологічних  параметрів, характеристика яких наведена у таблиці 1.

14	Температура кінця прокатки	ºС	1150	1250	1270
15	Температура продуктів горіння, що відходять	ºС

№	Параметр	Одиниці вимірювання	min	Номіналь-на величина	max
1	Температура у методичній зоні	ºС	0	500	700
2	Температура у зварювальній зоні	ºС	500	1350	1500
3	Температура у зоні витримки (томильній зоні)	ºС	1000	1100	1500
4	Тиск у газовому трубопроводі перед піччю	кПа	8	10	12
5	Витрата газу	м3/час	15000	17000	17400
6	Температура повітря перед  рекуператором	ºС	18	25	40
7	Температура повітря після  рекуператора	ºС	300	350	400
8	Витрата повітря	м3/час	170000	180000	190000
9	Швидкість руху металу по зонам	м/час	15	18	20
10	Тиск повітря перед  рекуператором	кПа	3,5	4	4,5
11	Тиск повітря після  рекуператора	кПа	3,5	4	4,5
12	Тиск в робочому просторі печі	кПа	3	4	5
13	Контроль співвідношення газ-повітря		1.1	1.15	1.2